[科普中国]-次生矿物

次生矿物形成

如橄榄石经热液蚀变而形成的蛇纹石，正长石经风化分解而形成的高岭石，方铅矿经氧化而形成的铅矾，铅矾进一步与含碳酸的水溶液反应而形成的白铅矿等，均是次生矿物。 土壤中次生矿物的种类很多，不同的土壤所含的次生矿物的种类和数量也不尽相同。次生矿物在化学成分上与原生矿物间有一定的继承关系1。次生矿物一般不包括变质作用所形成的新生矿物。此外，有人将热液蚀变形成的矿物专门称为蚀变矿物以区别于表生成因的次生矿物。

次生矿物成因初探区废矿石的矿物组成及其成因进行研究，利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析原生矿物及其风化产物的组成，探讨次生矿物的形成机制。XRD及SEM/EDS分析表明，废矿石中残留的主要原生矿物为黄铁矿，次生矿物为针铁矿、赤铁矿、水铁矿及次生硫酸盐矿物。原生矿物风化为次生矿物的过程是从黄铁矿的裂隙带等有缺陷的部位开始，逐步氧化成最终产物针铁矿。中间过程出现了矿物相及形态的多样性，局部可能会先形成中间产物水铁矿，由于水铁矿很不稳定，在不同的温、湿度条件下会很快转化成针铁矿或赤铁矿。针铁矿在风化过程中呈现出多种形态，针状矿物最先形成,随后重结晶成球状集合体和菱方双锥单晶，最后在废矿石表面完全覆盖一层土状针铁矿。SEM观察到的黄铁矿表面的生物矿物与最外层风化层上的菌丝类物质说明，在废矿石的风化过程中生物亦起了一定的作用。

原生矿物与次生矿物区别与联系原生矿物是指在内生条件下的造岩作用和成矿作用过程中，同所形成的岩石或矿石同时期形成的矿物。

联系次生矿物在化学成分上与原生矿物间有一定的继承关系，随着土壤年龄增长，风化和成土过程的进行，原生矿物会逐渐减少，转化为次生矿物。在自然状态下，溶解，水解，水化（水），氧化，（氧气），及生物的作用下，逐渐在成分上脱钾，脱镁，脱硅，在结构上晶格发生变化，变得疏松或是由原生矿物晶体彻底分解后，由其分解产物重新合成：

正长石——吸水脱钾-----水化云母-----脱钾——蒙脱石——脱硅——高岭石——分解——铁铝氧化物

黑云母——脱钾——绿泥石——脱钾镁铁——水云母或蛭石

特点原生矿物：具有坚实而稳定的晶格，都是晶质矿物，不具物理化学吸收性能，不膨胀，化学成分和结晶构造并未改变。

次生矿物：具有活动的晶格，呈现高度分散性，强烈的吸附交换性能，明显的胶体特性，处于适应环境的较稳定的状态，晶体结构包括两种晶体片，四面体片（硅氧片）和八面体片（铝氧片）2。

次生矿物污染在金属矿山环境中硫化物矿石暴露于地表后，经氧化分解形成富含重金属元素的酸性矿山排水(AMD)和大量次生矿物3。硫化矿物的氧化分解作用释放的重金属元素可以通过沉淀作用、吸附作用或离子交换等方式进入次生矿物中，也可以以离子形式进入水体,影响和污染地下水和地表水。